本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种超强石墨烯电池。
背景技术：
随着人类社会的发展，人们对能源的需求量越来越大，煤、石油、天然气等化石能源依然是目前能源供应的主体，但化石能源是不可再生能源，化石能源的口益枯竭是人类社会发展面临的一大挑战。同时这些燃料也是环境污染的主要来源，寻找新型可再生的清洁能源成为当今世界的主旋律。化学电源替代原始的化石能源能够有效地缓解能源问题及环境污染问题，其中二次电源的发展有效地推进了化学电源的发展。随着电子器件的小型化，对多功能便携式的高容量电源的需求逐渐增大，铿离子电池由于其优良的性能脱颖而出，成为二次电源中的主要类型。
锂电池是采用了金属锂或其化合物的电池，在电池的正极、负极或电解质中采用了金属锂或其化合物，具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；锂电池通常包括锂金属电池和锂离子电池两大类。随着微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。
石墨烯（Graphene）是一种纳米数量级的材料，具有高强度、高弹性和高导电性等性质，石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，呈六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。 但是如何提高其强度性是需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超强石墨烯电池。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种超强石墨烯电池，其特征在于，其包括壳体，所述壳体包括外壳、中壳、内壳，所述外壳、中壳和内壳的横截面均为三角形，构成三棱柱，每个外壳、中壳和内壳均包括三个侧壁面，在所述内壳内填充设置有高强度水泥，在所述中壳内壁与内壳的外壁之间填充设置有石墨烯负极材料，在所述外壳内壁与所述中壳外壁的之间填充设置有石墨烯正极材料，在所述中壳的至少一个侧壁面上设置有沿着高度方向非等间距排列的多个贯通孔，每一个贯通孔内插入电解液棒，所述电解液棒的一端插入所述外壳与中壳之间的夹层中，所述电解液棒的另一端插入所述中壳与内壳之间的夹层中，多个贯通孔中的每一个贯通孔的横截面为三角形，每一个所述电解液棒为三棱柱形，且其形状与贯通孔相匹配；在外壳与中壳、中壳与内壳的上下两端的连接处分别设置有多条等间距的加强肋，且在外壳与中壳之间的多条加强肋的个数大于中壳与内壳之间的多条加强肋的个数；
所述石墨烯负极材料制作成空心三棱柱状，所述石墨烯负极材料采用如下制备方法：S1.按重量份数计，取13份石墨、22份浓硫酸、5份浓磷酸、3份浓硝酸、6份过氯酸钾在150℃下反应3h，反应结束后将温度降到15℃ 以下，然后加入200份浓硫酸并控制温度在25℃以下，再继续加入13份高锰酸钾、逐滴加入11份质量分数为39％的双氧水，利用水浴控制温度在25℃下保持搅拌反应8h，反应结束后过滤，将滤留固体用去离子水和乙醇交替洗涤至中性得到氧化石墨烯；
S2.以重量份数计，取1份氧化石墨烯加入500份去离子水中，然后利用超声波分散剥离10h，再利用1600r/min离心去除沉淀物，然后将溶液浓缩到原体积的0.08倍，得到单层氧化石墨烯水溶液；
S3.将一氧化硅球磨得到一氧化硅细料，将一氧化硅细料纯化，然后加入到 单层氧化石墨烯水溶液中，搅拌0.5～1h后取出并后干燥，然后在惰性气氛下以 500℃煅烧10h，再将煅烧产物加入到pH值为11～11.8的水合肼溶液中，在90～95℃回流4～6h，反应结束后用去离子水洗涤，再将其填充装入空心三棱柱形的模具一中，填充装满，压实，然后干燥得到石墨烯负极材料；
所述石墨烯正极材料采用如下步骤制作：
S1、选取空心三棱柱形的模具二，其尺寸大于模具一的尺寸，准备所需材料，在模具中进行制作；
S2、渗透剂分散：将石墨烯加入渗透剂中进行分散，渗透剂为非离子螯合物；
S3、锰离子分散：向混合物中加入氧化锰进行进一步的分散，实现氧化锰均匀分散于石墨烯上，让石墨烯晶格充分接触锰离子；
S4、锰离子嵌入反应：将充分接触锰离子的混合物料放入反应釜内进行离子渗入反应；
S5、清洗：反应完成石墨烯正极材料的制作后，再进行清洗处理；
S6、之后将石墨烯正极材料填充装入空心三棱柱形的模具二中，填充装满，压实，然后干燥得到石墨烯正极材料。
有益效果：
(1)本发明以石墨为原材料，通过氧化和剥离制备出单层氧化石墨烯材料，再 以单层氧化石墨烯材料包裹一氧化硅，最后还原单层氧化石墨烯，得到石墨烯包 裹硅基材料的电池负极材料，因此本法制备出的产品石墨烯包裹层相比于传统方 法以石墨烯直接包裹硅基材料的石墨烯包裹层更薄，氧化石墨烯在水中的分散性 能比石墨烯强，本发明可以控制单层氧化石墨烯在水中的浓度来控制单层氧化石 墨烯在硅基材料表面的附着量，且单层氧化石墨烯本身厚度上就比传统方法用的 石墨烯厚度更小，因此制备的石墨烯包裹层更薄，本发明解决了石墨烯过度堆积 的问题。
（2）与现有技术相比，本发明的阳极石墨烯的制造方法，主要是在石墨烯晶格上镶嵌入锰离子，作为电池的阳极使用。锰材料价格低廉，容易获取，且带有正压电势特性，是石墨烯电池阳极的一种极佳材料。通过本发明的制备方法实现石墨烯的功能性开发，扩大了石墨烯的应用范围。只要一层阳极石墨烯再加上一层阴极石墨烯就可制造出一块电池，电池的制作就会很简单。由于有阳极石墨烯的存在必须要有阴极石墨烯的配合，阴极石墨烯和阳极石墨烯所结合制造电池必然是电池制造方向上的重要领域发展，是蒂造出石墨烯电池阴阳极制造的崭新方法和理念方向。
（3）采用特定结构的壳体，三棱柱形状的壳体，在内壳内填充水泥浆材料，能够提高其强度水平，提高其安全性以及强度性能。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图；
图2为本发明的中壳的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了如图1-2所示的一种超强石墨烯电池，其特征在于，其包括壳体，所述壳体包括外壳1、中壳2、内壳3，所述外壳1、中壳2和内壳3的横截面均为三角形，构成三棱柱，每个外壳1、中壳2和内壳3均包括三个侧壁面，在所述内壳3内填充设置有高强度水泥，在所述中壳2内壁与内壳3的外壁之间填充设置有石墨烯负极材料，在所述外壳1内壁与所述中壳2外壁的之间填充设置有石墨烯正极材料，在所述中壳2的至少一个侧壁面上设置有沿着高度方向非等间距排列的多个贯通孔4，每一个贯通孔4内插入电解液棒，所述电解液棒的一端插入所述外壳与中壳之间的夹层中，所述电解液棒的另一端插入所述中壳与内壳之间的夹层中，多个贯通孔4中的每一个贯通孔的横截面为三角形，每一个所述电解液棒为三棱柱形，且其形状与贯通孔相匹配；在外壳与中壳、中壳与内壳的上下两端的连接处分别设置有多条等间距的加强肋，且在外壳1与中壳2之间的多条加强肋的个数大于中壳2与内壳3之间的多条加强肋的个数；
所述石墨烯负极材料制作成空心三棱柱状，所述石墨烯负极材料采用如下制备方法：S1.按重量份数计，取13份石墨、22份浓硫酸、5份浓磷酸、3份浓硝酸、6份过氯酸钾在150℃下反应3h，反应结束后将温度降到15℃ 以下，然后加入200份浓硫酸并控制温度在25℃以下，再继续加入13份高锰酸钾、逐滴加入11份质量分数为39％的双氧水，利用水浴控制温度在25℃下保持搅拌反应8h，反应结束后过滤，将滤留固体用去离子水和乙醇交替洗涤至中性得到氧化石墨烯；
S2.以重量份数计，取1份氧化石墨烯加入500份去离子水中，然后利用超声波分散剥离10h，再利用1600r/min离心去除沉淀物，然后将溶液浓缩到原体积的0.08倍，得到单层氧化石墨烯水溶液；
S3.将一氧化硅球磨得到一氧化硅细料，将一氧化硅细料纯化，然后加入到 单层氧化石墨烯水溶液中，搅拌0.5～1h后取出并后干燥，然后在惰性气氛下以 500℃煅烧10h，再将煅烧产物加入到pH值为11～11.8的水合肼溶液中，在90～95℃回流4～6h，反应结束后用去离子水洗涤，再将其填充装入空心三棱柱形的模具一中，填充装满，压实，然后干燥得到石墨烯负极材料；
所述石墨烯正极材料采用如下步骤制作：
S1、选取空心三棱柱形的模具二，其尺寸大于模具一的尺寸，准备所需材料，在模具中进行制作；
S2、渗透剂分散：将石墨烯加入渗透剂中进行分散，渗透剂为非离子螯合物；
S3、锰离子分散：向混合物中加入氧化锰进行进一步的分散，实现氧化锰均匀分散于石墨烯上，让石墨烯晶格充分接触锰离子；
S4、锰离子嵌入反应：将充分接触锰离子的混合物料放入反应釜内进行离子渗入反应；
S5、清洗：反应完成石墨烯正极材料的制作后，再进行清洗处理；
S6、之后将石墨烯正极材料填充装入空心三棱柱形的模具二中，填充装满，压实，然后干燥得到石墨烯正极材料。
综上所述，本发明的石墨烯电池具有如下优点：
(1)本发明以石墨为原材料，通过氧化和剥离制备出单层氧化石墨烯材料，再 以单层氧化石墨烯材料包裹一氧化硅，最后还原单层氧化石墨烯，得到石墨烯包 裹硅基材料的电池负极材料，因此本法制备出的产品石墨烯包裹层相比于传统方 法以石墨烯直接包裹硅基材料的石墨烯包裹层更薄，氧化石墨烯在水中的分散性 能比石墨烯强，本发明可以控制单层氧化石墨烯在水中的浓度来控制单层氧化石 墨烯在硅基材料表面的附着量，且单层氧化石墨烯本身厚度上就比传统方法用的 石墨烯厚度更小，因此制备的石墨烯包裹层更薄，本发明解决了石墨烯过度堆积 的问题。
（2）与现有技术相比，本发明的阳极石墨烯的制造方法，主要是在石墨烯晶格上镶嵌入锰离子，作为电池的阳极使用。锰材料价格低廉，容易获取，且带有正压电势特性，是石墨烯电池阳极的一种极佳材料。通过本发明的制备方法实现石墨烯的功能性开发，扩大了石墨烯的应用范围。只要一层阳极石墨烯再加上一层阴极石墨烯就可制造出一块电池，电池的制作就会很简单。由于有阳极石墨烯的存在必须要有阴极石墨烯的配合，阴极石墨烯和阳极石墨烯所结合制造电池必然是电池制造方向上的重要领域发展，是蒂造出石墨烯电池阴阳极制造的崭新方法和理念方向。
（3）采用特定结构的壳体，三棱柱形状的壳体，在内壳内填充水泥浆材料，能够提高其强度水平，提高其安全性以及强度性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。